第2講電學(xué)實驗1.電流表、電壓表、歐姆表的比較儀器極性量程選擇讀數(shù)電流表有正、負接線柱的電表，電流由電表的正接線柱流入，負接線柱流出使指針指示超過滿偏刻度的位置3 V和3 A量程估讀到最小分度的；15 V量程估讀到最小分度的；0.6 A量程估讀到最小分度的電壓表歐姆表使指針盡量指在表盤的中間位置表盤讀數(shù)乘以相應(yīng)擋位的倍率2.使用多用電表的“三注意”(1)電流的流向：使用歐姆擋時，多用電表內(nèi)部電池的正極接黑表筆，負極接紅表筆，從電源外部看，電流從紅表筆流入，從黑表筆流出。(2)區(qū)分“機械凋零”和“歐姆調(diào)零”：“機械調(diào)零”使指針指在表盤刻度左側(cè)“0”位置，調(diào)整表盤下邊的中間定位螺絲；“歐姆調(diào)零”使指針指在表盤刻度的右側(cè)電阻刻度“0”位置，調(diào)整歐姆凋零旋鈕。(3)倍率選擇：使用歐姆擋測電阻時，表頭指針示數(shù)過大或過小均有較大誤差，指針偏轉(zhuǎn)角度在滿偏到滿偏之間讀數(shù)較準確，例：待測電阻約為2 k，應(yīng)選用“×100”擋。3.電流表內(nèi)、外接法的區(qū)分與選擇比較項目電流表內(nèi)接法電流表外接法電路誤差來源電流表的分壓電壓表的分流測量結(jié)果R測>Rx，偏大R測<Rx，偏小適用條件RxRA(測大電阻)RVRx(測小電阻)4.分壓式與限流式的區(qū)分比較項目限流式接法分壓式接法電路電壓調(diào)節(jié)的范圍EE0E電能損耗較少較多1.(2017·全國卷，23)圖1(a)為某同學(xué)組裝完成的簡易多用電表的電路圖。圖中E是電池；R1、R2、R3、R4和R5是固定電阻，R6是可變電阻；表頭的滿偏電流為250 A，內(nèi)阻為480 。虛線方框內(nèi)為換擋開關(guān)，A端和B端分別與兩表筆相連。該多用電表有5個擋位，5個擋位為：直流電壓1 V擋和5 V擋，直流電流1 mA擋和2.5 mA 擋，歐姆×100 擋。圖1(1)圖1(a)中的A端與_(填“紅”或“黑”)色表筆相連接。(2)關(guān)于R6的使用，下列說法正確的是_(填正確答案標號)。A.在使用多用電表之前，調(diào)整R6使電表指針指在表盤左端電流“0”位置B.使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置C.使用電流擋時，調(diào)整R6使電表指針盡可能指在表盤右端電流最大位置(3)根據(jù)題給條件可得R1R2_，R4_。(4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端是與“1”相連的，則多用電表讀數(shù)為_；若此時B端是與“3”相連的，則讀數(shù)為_；若此時B端是與“5”相連的，則讀數(shù)為_。(結(jié)果均保留3位有效數(shù)字)解析(1)與歐姆表內(nèi)電源正極相連的是黑表筆。(2)R6是可變電阻，它的作用就是歐姆表調(diào)零的作用，也就是使用歐姆擋時，先將兩表筆短接，調(diào)整R6使電表指針指在表盤右端電阻“0”位置。(3)換擋開關(guān)接2時，是量程較小的電流表，所以R1R2160 ；換擋開關(guān)接4時，是量程較小的電壓表，這時表頭與R1、R2并聯(lián)組成新表頭，新表頭的內(nèi)阻 r120 ，新表頭的量程是1 mA，所以R4r 120 880 (4)某次測量時該多用電表指針位置如圖(b)所示。若此時B端與“1”相連，則多用電表是量程為2.5 mA的電流表，則讀數(shù)為1.47 mA；若此時B端與“3”相連接，多用電表是歐姆×100 擋，則讀數(shù)為11.0×100 即1.10×103 ；若此時B端與“5”相連接，多用電表是量程為5 V電壓表，則讀數(shù)為2.95 V。答案(1)黑 (2)B(3)160 880 (4)1.47 mA1.10×103 2.95 V2.(2017·全國卷，23)某同學(xué)研究小燈泡的伏安特性，所使用的器材有：小燈泡L(額定電壓3.8 V，額定電流0.32 A)；電壓表(量程3 V，內(nèi)阻3 k)；電流表(量程0.5 A，內(nèi)阻0.5 )；固定電阻R0(阻值1 000 )；滑動變阻器R(阻值09.0 )；電源E(電動勢5 V，內(nèi)阻不計)；開關(guān)S；導(dǎo)線若干。(1)實驗要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量，畫出實驗電路原理圖。(2)實驗測得該小燈泡伏安特性曲線如圖2(a)所示。圖2由實驗曲線可知，隨著電流的增加小燈泡的電阻_(填“增大”“不變”或“減小”)，燈絲的電阻率_(填“增大”“不變”或“減小”)。(3)用另一電源E0(電動勢4 V，內(nèi)阻1.00 )和題給器材連接成圖(b)所示的電路，調(diào)節(jié)滑動變阻器R的阻值，可以改變小燈泡的實際功率。閉合開關(guān)S，在R的變化范圍內(nèi)，小燈泡的最小功率為_ W，最大功率為_ W。(結(jié)果均保留2位小數(shù))解析(1)電壓表量程為3 V，要求能夠?qū)崿F(xiàn)在03.8 V的范圍內(nèi)對小燈泡的電壓進行測量，需要給電壓表串聯(lián)一個定值電阻擴大量程，題目中要求小燈泡兩端電壓從零開始，故滑動變阻器用分壓式接法，小燈泡的電阻RL 11.875 ，所以，故電流表用外接法，如圖所示。(2)由IU圖象知，圖象中的點與坐標原點連線的斜率在減小，表示燈泡的電阻隨電流的增大而增大，根據(jù)電阻定律R知，燈絲的電阻率增大。(3)當滑動變阻器的阻值最大為9.0 時，電路中的電流最小，燈泡實際功率最小，由EUI(Rr)得U10I4，作出圖線如圖所示。由交點坐標可得U11.78 V，I1221 mA，P1U1I10.39 W；當滑動變阻器電阻值R0時，燈泡消耗的功率最大，由EUI(Rr)得IU，即IU4，作出圖線如圖所示。由交點坐標可得，U23.68 V，I20.318 A，最大的功率為P2U2I21.17 W。答案(1)見解析(2)增大增大(3)0.39 W1.17 W真題感悟1.高考考查特點(1)電流表、電壓表、歐姆表、電阻箱等儀器的原理、使用、讀數(shù)是高考的高頻考點。(2)電阻的測量、伏安特性曲線的描繪和應(yīng)用及測量電源的電動勢和內(nèi)電阻是高考實驗的熱點。(3)電阻的測量主要考查電阻的測量電路設(shè)計、控制電路設(shè)計、器材的選取與實物連接、實驗數(shù)據(jù)的處理與誤差分析等。(4)電源電動勢和內(nèi)阻的測量重點考查實驗設(shè)計(實驗原理)和實驗數(shù)據(jù)處理，對考生的綜合分析能力和應(yīng)用數(shù)學(xué)處理物理問題能力。2.解題時常見誤區(qū)及提醒(1)電表的讀數(shù)，應(yīng)該根據(jù)電表的精度進行估讀，而歐姆表讀數(shù)時應(yīng)根據(jù)表盤上不同部分的精度不同進行估讀。(2)實物線的連接應(yīng)使開關(guān)控制整個電路，連接電表應(yīng)注意量程選擇正確且正、負接線柱不要接錯，導(dǎo)線應(yīng)該接在接線柱上。基本儀器的使用及讀數(shù)1.某實驗小組現(xiàn)在要測量一根金屬絲的電阻率，該金屬絲的橫截面是“外方內(nèi)圓”，實驗電路如圖乙所示，請完成以下問題。(1)游標卡尺的結(jié)構(gòu)如圖丙所示，要測該金屬絲的內(nèi)徑D，如圖3甲所示，必須用其中_進行測量(填“A”“B”或“C”)，圖中的讀數(shù)為_mm。圖3(2)用螺旋測微器測金屬絲橫截面的邊長，示數(shù)如圖4，則邊長a_mm。(3)圖乙中閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的滑片移至最_(填“左”或“右”)端。(4)實驗中電壓表和電流表的示數(shù)如圖5所示，則金屬絲兩端的電壓U_V，流過金屬絲的電流I_A。圖4圖5解析(1)A是測量物體外徑的，B是測量物體內(nèi)徑的，C是測量物體深度的，故應(yīng)用B測量。該金屬絲的內(nèi)徑D4 mm×10 mm4.20 mm。(2)螺旋測微器主尺的讀數(shù)為14.500 mm，可動刻度與主尺對齊格數(shù)為48.0格，讀數(shù)為0.480 mm，則用螺旋測微器測得的金屬絲橫截面的邊長為a14.500 mm0.480 mm14.980 mm。(3)由電路圖可知滑動變阻器的連接方式為分壓式，故閉合開關(guān)前應(yīng)將滑動變阻器的滑片移至最左端。(4)由圖5可知，電流表的讀數(shù)I0.42 A，電壓表的讀數(shù)U2.35 V。答案(1)B4.20(2)14.980(3)左(4)2.350.422.某同學(xué)利用如圖6所示的電路測量一多用電表電阻“×1 k”擋所用電源的電動勢E和一電壓表的內(nèi)阻RV(約13 k)。(1)先將多用電表進行機械調(diào)零，再將多用電表的選擇開關(guān)調(diào)到電阻“×1 k”擋，之后進行歐姆調(diào)零。(2)將圖6中多用電表的黑、紅表筆分別與_、_端相連。(填“A”或“B”)(3)將圖6中多用電表的黑、紅表筆與電壓表正確連接后，調(diào)節(jié)電阻箱，使多用電表指針位于表盤中央位置，此時電阻箱的阻值為R1 k，若此時多用電表、電壓表的示數(shù)分別如圖7、圖8所示，則電壓表的讀數(shù)為_V，電壓表的內(nèi)阻RV_k，多用電表內(nèi)部電源的電動勢E_V。解析(2)根據(jù)多用電表內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)，可知多用電表的黑、紅表筆分別與A、B端相連。(3)多用電表歐姆調(diào)零時指針滿偏(即歐姆零刻度處)，由題圖7得多用電表讀數(shù)為R015 k，則電壓表的內(nèi)阻RVR0R14 k，由題圖7得電壓表的讀數(shù)U1.40 V，多用電表歐姆調(diào)零后內(nèi)部的總電阻設(shè)為R1，則EIgR1，當多用電表表頭半偏時，有E(R0R1)，URV，得E2U×3.0 V。答案(2)AB(3)1.40143.0練后反思多用電表測電阻的注意事項(1)改換倍率必須重新進行歐姆調(diào)零；(2)通過選擇合適倍率，指針指在刻度盤中間附近，誤差較?。?3)測量電阻時，手不可接觸表筆的金屬桿部分；(4)被測元件與電源斷開。實驗器材的選擇和實驗電路的設(shè)計1.要測定一卷阻值約為20 的金屬漆包線的長度(兩端絕緣漆層已去除)，實驗室提供有下列器材：A.電流表A：量程00.6 A，內(nèi)阻約為1 ；量程03 A，內(nèi)阻約為0.2 B.電壓表V：量程03 V，內(nèi)阻約為2 k；量程015 V，內(nèi)阻約為10 kC.學(xué)生電源E：電動勢為30 V，內(nèi)阻r可以忽略D.滑動變阻器R1：阻值范圍010 ，額定電流2 AE.滑動變阻器R2：阻值范圍0500 ，額定電流0.5 AF.開關(guān)S及導(dǎo)線若干圖9(1)使用螺旋測微器測量漆包線直徑時示數(shù)如圖9所示，則漆包線的直徑為d_mm。(2)為了調(diào)節(jié)方便，并能較準確地測出該漆包線的電阻，電流表應(yīng)選擇量程_(選填量程序號)，電壓表應(yīng)選擇量程_(選填量程序號)，滑動變阻器應(yīng)選擇_(選填“R1”或“R2”)。請設(shè)計合理的實驗電路，將電路圖完整地補畫在方框中。圖10(3)根據(jù)正確的電路圖進行測量，某次實驗中電壓表與電流表的示數(shù)如圖10所示，可求出這卷漆包線的電阻為_(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)。(4)已知這種漆包線金屬絲的直徑為d，材料的電阻率為，忽略漆包線的絕緣漆層的厚度，則這卷漆包線的長度L_(用U、I、d、表示)。解析(1)由螺旋測微器的讀數(shù)規(guī)則知d0.5 mm0.330 mm0.830 mm。(2)電源電動勢為30 V，則電壓表3 V量程太小，漆包線的阻值約為20 ，電流表3 A的量程太大，不能用；根據(jù)題意知應(yīng)采用分壓式電路，滑動變阻器選用總電阻較小的R1。(3)電壓表示數(shù)為U11.5 V，電流表示數(shù)為I0.54 A，電阻R21.3 。(4)金屬絲橫截面積S，根據(jù)電阻定律可知R，再由歐姆定律有R，聯(lián)立可得L。答案(1)0.830(2)R1如圖所示(3)21.3(4)2.我們在使用電源前往往需要知道其電動勢和內(nèi)阻，則需要設(shè)計電路進行測量。在測定某一電池組的電動勢和內(nèi)阻的實驗中，備有下列器材：A.待測電池組(電動勢約為6 V，內(nèi)阻約為3 )B.電流表G(量程1 mA，內(nèi)阻RG10 )C.電流表A(量程50 mA，內(nèi)阻約為RA2 )D.電壓表V(量程15 V，內(nèi)阻RV100 k)E.滑動變阻器R1(020 ，額定電流為1 A)F.滑動變阻器R2(05 000 ，額定電流為1 A)G.定值電阻r1(電阻1 000 )H.定值電阻r2(電阻100 )I.開關(guān)和導(dǎo)線若干請回答下列問題：(1)滑動變阻器應(yīng)該選擇_。(填寫器材前的代號)(2)為了既方便操作又能準確地進行測量，請根據(jù)實驗器材幫助設(shè)計測量電源電動勢和內(nèi)阻的電路，電路圖畫在虛線框內(nèi)，并在電路圖中標明各電器元件的符號。圖11(3)實驗中通過多次改變電路中電阻值，讀取記錄兩電流表的示數(shù)，用描點法畫出電流表G的電流I1隨電流表A的電流I2變化的圖象，測出的數(shù)據(jù)繪出的I1I2圖線如圖11所示，其中a>b，則由圖線可知電池組的電動勢E_，內(nèi)阻r_。(用字母表示)解析(1)電壓表量程太大，不能用，電表只能選擇電流表A和電流表G。內(nèi)阻已知的G和定值電阻r1串聯(lián)改裝成電壓表使用，其量程約為1 V；電流表A的內(nèi)阻與被測電源內(nèi)阻相當，不能接在干路上，和滑動變阻器串聯(lián)，改裝后的電壓表測它們的電壓，兩電表都滿偏時，需要滑動變阻器的電阻值約為20 ，滑動變阻器應(yīng)選R1。(2)電源電動勢為6 V，滑動變阻器部分兩端電壓最大約為1 V，則干路中保護電阻需分壓大約5 V，根據(jù)串聯(lián)電路特點可知干路中保護電阻阻值約為100 ，選用定值電阻r2，則設(shè)計電路如答案中圖所示。(3)應(yīng)用閉合電路歐姆定律有E(I1I2)(r2r)I1(RGr1)，由圖象可知：當I10時I2a，則有Ea(r2r)；當I20時I1b，則有Eb(r2rRGr1)，聯(lián)立解得E、rr2。答案(1)E(2)電路如圖所示(3)r2練后反思1.電學(xué)儀器的選擇電學(xué)元件的選擇原則是安全、準確、方便。(1)電源的選擇：一般可以根據(jù)待測元件的額定電流或額定電壓選擇符合需要的電源。(2)電表的選擇：一般根據(jù)電源電動勢或待測元件的額定電壓選擇電壓表，再估算待測電流的最大值選擇電流表。注意測量時要使電表的指針偏轉(zhuǎn)角度較大。(3)變阻器的選擇：在安全條件下，分壓式選最大阻值較小的。2.控制電路的選擇(1)從節(jié)能的角度考慮，優(yōu)先選用限流式。(2)以下三種情況必須用分壓式：要求待測電路的U、I從0變化；R滑Rx；選用限流式時，Ux、Ix過大(超過電表量程，燒壞電表、電源或用電器等)或Ux、Ix過小(最大值不超過電表滿偏量程的，讀數(shù)誤差大)。實驗數(shù)據(jù)的處理及實物連線1.要測繪一個標有“3 V0.6 W”小燈泡的伏安特性曲線，要求燈泡兩端的電壓由零逐漸增加到3 V，并便于操作。已選用的器材有：直流電源(電壓為4 V)；電流表(量程為00.6 A。內(nèi)阻約0.5 )；電壓表(量程為03 V，內(nèi)阻約3 k)；開關(guān)一個、導(dǎo)線若干。(1)實驗中所用的滑動變阻器應(yīng)選下列選項中的_(填字母代號)。A.滑動變阻器(最大阻值10 ，額定電流1 A)B.滑動變阻器(最大阻值1 k，額定電流0.3 A)(2)圖12甲為某同學(xué)在實驗過程中完成的部分電路連接的情況，請你幫他完成其余部分的線路連接。(用筆畫線表示對應(yīng)的導(dǎo)線)(3)實驗得到小燈泡的伏安特性曲線如圖乙所示。由曲線可知小燈泡的電阻隨電壓的增大而_(填“增大”“不變”或“減小”)。圖12(4)如果某次實驗測得小燈泡兩端所加電壓如圖丙所示，請結(jié)合圖線算出此時小燈泡的電阻是_(保留2位有效數(shù)字)。(5)根據(jù)實驗得到的小燈泡伏安特性曲線，下列分析正確的是_。A.測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏小，主要是由電壓表內(nèi)阻引起的B.測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏小，主要是由電流表內(nèi)阻引起的C.測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏大，主要是由電壓表內(nèi)阻引起的D.測得小燈泡正常發(fā)光的功率偏大，主要是由電流表內(nèi)阻引起的解析(1)由于電路需采用分壓接法，為方便實驗操作，滑動變阻器應(yīng)選擇A；(2)描繪燈泡伏安特性曲線，電壓與電流應(yīng)從零開始變化，滑動變阻器應(yīng)采用分壓接法，燈泡正常發(fā)光時的電阻為R 15 。電流表內(nèi)阻約為0.5 ，電壓表內(nèi)阻約為3 k，電壓表內(nèi)阻遠大于燈泡電阻，電流表應(yīng)采用外接法，實物電路圖如答案圖所示。(3)由題圖乙圖象可知，隨著電壓增大，通過燈泡的電流增大，電壓與電流的比值增大，燈泡電阻增大。(4)電壓表量程為3 V，圖丙所示電壓表分度值為0.1 V，則其示數(shù)為2.3 V，由圖乙所示圖象可知，2.3 V對應(yīng)的電流為0.2 A，此時燈泡電阻R 12 ；(5)電流表采用外接法，由于電壓表的分流作用，所測電流I偏大，測得小燈泡正常發(fā)光的功率PUI偏大，故選C。答案(1)A(2)電路圖如圖所示(3)增大(4)12(5)C2.某同學(xué)利用如圖13甲所示的電路測定電池的電動勢和內(nèi)阻。(1)根據(jù)圖甲電路，在實物圖乙上用筆畫線代替導(dǎo)線畫出實物連線圖。圖13(2)該同學(xué)在圖14的R坐標系中標出了所測的實驗數(shù)據(jù)，請作出這些數(shù)據(jù)點的擬合直線，并讀得該直線在縱軸上的截距為_A1，求得其斜率為_V1。圖14(3)已知電流表內(nèi)阻與定值電阻R0阻值相等，R01 ，根據(jù)作得的圖象，可得電源的電動勢為_V，內(nèi)阻為_。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)解析(1)根據(jù)圖甲的電路原理圖，實物連線如答圖甲所示。(2)作出這些數(shù)據(jù)點的擬合直線，并讀得該直線在縱軸上的截距為b0.9 A1，求得其斜率為k V10.68 V1。(3)根據(jù)電路，利用閉合電路歐姆定律可得E2I(Rr)，變換為與R圖象相應(yīng)的函數(shù)關(guān)系，為R(2rR0)，則有b(2rR0)0.9 A1，k0.68 V1。解得E2.9 V，r0.82 。答案(1)實物連線圖如圖甲所示(2)如圖乙所示0.90.68(0.660.70均可)(3)2.90.82甲乙電學(xué)創(chuàng)新設(shè)計實驗通過對近幾年的高考實驗試題的研究發(fā)現(xiàn)，高考電學(xué)實驗試題有兩個顯著的特點：第一，基于教材中的電學(xué)實驗，著重考查實驗原理的改進、實驗步驟、誤差分析；第二，重視電學(xué)實驗的實驗方法，問題設(shè)置結(jié)合科技、生產(chǎn)、生活的實際；因此，理解實驗原理，掌握實驗方法，是解決電學(xué)實驗的關(guān)鍵。1.某同學(xué)用圖15中所給器材進行與安培力有關(guān)的實驗。兩根金屬導(dǎo)軌ab和a1b1固定在同一水平面內(nèi)且相互平行，足夠大的電磁鐵(未畫出)的N極位于兩導(dǎo)軌的正上方，S極位于兩導(dǎo)軌的正下方，一金屬棒置于導(dǎo)軌上且與兩導(dǎo)軌垂直。圖15(1)在圖中畫出連線，完成實驗電路。要求滑動變阻器以限流方式接入電路，且在開關(guān)閉合后，金屬棒沿箭頭所示的方向移動。(2)為使金屬棒在離開導(dǎo)軌時具有更大的速度，有人提出以下建議：A.適當增加兩導(dǎo)軌間的距離B.換一根更長的金屬棒C.適當增大金屬棒中的電流其中正確的是_(填入正確選項前的標號)。解析(1)實物連線如圖所示。(2)根據(jù)公式FBIL可得，適當增加導(dǎo)軌間的距離或者增大電流，可增大金屬棒受到的安培力，根據(jù)動能定理得，F(xiàn)smgsmv2，則金屬棒離開導(dǎo)軌時的動能變大，即離開導(dǎo)軌時的速度變大，A、C正確；若換用一根更長的金屬棒，但金屬棒切割磁感線的有效長度即導(dǎo)軌間的寬度不變，安培力F不變，棒的質(zhì)量變大，速度v變小，B錯誤。答案(1)見解析圖(2)AC2.某些固體材料受到外力后除了產(chǎn)生形變，其電阻率也要發(fā)生變化，這種由于外力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻效應(yīng)”?，F(xiàn)用如圖16所示的電路研究某長薄板電阻Rx的壓阻效應(yīng)，已知Rx的阻值變化范圍為幾歐到幾十歐，實驗室中有下列器材：A.電源E(3 V，內(nèi)阻約為1 )B.電流表A1(0.6 A，內(nèi)阻r15 )C.電流表A2(0.6 A，內(nèi)阻r2約為1 )D.開關(guān)S，定值電阻R0(1)為了比較準確測量電阻Rx，請完成虛線框內(nèi)電路圖的設(shè)計。圖16(2)在電阻Rx上加一個豎直向下的力F(設(shè)豎直向下為正方向)，閉合開關(guān)S，記下電表讀數(shù)，A1讀數(shù)為I1，A2讀數(shù)為I2，得Rx_(用字母表示)；(3)改變力的大小，得到不同的Rx值。然后讓力反向從下向上擠壓電阻，并改變力的大小，得到不同的Rx值，最后繪成圖象如圖17所示，除觀察到電阻Rx的阻值隨壓力F增大而均勻減小外，還可得到的結(jié)論是_。當F豎直向下時可得Rx與其所受壓力F的數(shù)值關(guān)系是Rx_。圖17解析(1)測電阻阻值需要測出電阻兩端電壓與通過電阻的電流，所給實驗器材沒有電壓表，可以用已知內(nèi)阻的電流表與待測電阻并聯(lián)，測出電阻兩端電壓，另一個電流表串聯(lián)在電路中測電路電流，實驗電路圖如圖所示：(2)電阻兩端電壓UI1r1，通過電阻的電流II2I1，電阻阻值Rx。(3)由題圖所示圖象可知，圖象具有對稱性，當正反向壓力大小相等時，對應(yīng)的電阻阻值相等；由圖象可知，電阻與壓力是一次函數(shù)關(guān)系，設(shè)為RxR0kF，由圖象可知：R016 ，把Rx14 ，F(xiàn)1 N代入關(guān)系式解得：k2，則關(guān)系式為：Rx162F。答案見解析贏取滿分策略做好三類題型(一“讀”、二“常規(guī)”、三“創(chuàng)新”破解實驗題)近幾年高考出現(xiàn)的實驗題，雖然考查形式多種多樣，但考查特點主要有兩個，一是考查考生基本的實驗知識和操作技能，二是考查實驗思想、方法等綜合實驗素養(yǎng)和設(shè)計、創(chuàng)新等綜合實驗?zāi)芰?。第一類題型基本儀器的使用及讀數(shù)刻度尺、游標卡尺、螺旋測微器、打點計時器、電流表、電壓表、多用電表都是基本儀器，要熟練掌握它們的使用方法、操作規(guī)程和讀數(shù)規(guī)則，在高考前要進行系統(tǒng)的實際測量和讀數(shù)練習，特別是游標卡尺、螺旋測微器、電學(xué)實驗儀器的讀數(shù)。此類試題難度不大，要防止在讀數(shù)的估讀、結(jié)果的有效數(shù)字和單位上出錯?！镜淅?】 小明同學(xué)在“描繪小燈泡的伏安特性曲線”實驗中，為了更準確地選取電壓表和電流表的合適量程，決定先用多用電表測量小燈泡的阻值。(1)在使用前發(fā)現(xiàn)電表指針位置如圖18甲所示，該同學(xué)應(yīng)該調(diào)節(jié)旋鈕_(選“”或者“”)。(2)小明使用多用電表歐姆擋的“×10”擋測量小燈泡電阻阻值，讀數(shù)如圖乙所示，為了更準確地進行測量，小明應(yīng)該旋轉(zhuǎn)開關(guān)至歐姆擋_(填“×100”或“×1”)擋，兩表筆短接并調(diào)節(jié)旋鈕_(選“”或者“”)。(3)按正確步驟測量時，指針指在如圖丙位置，則小燈泡阻值的測量值為_。圖18解析(1)多用電表使用前，指針沒有指在零刻度，應(yīng)該進行機械調(diào)零，應(yīng)調(diào)節(jié)旋鈕。(2)偏角太大，說明被測電阻阻值小，應(yīng)該換用小倍率的擋位，故選“×1”擋，兩表筆短接并調(diào)節(jié)旋鈕。(3)換擋后要進行歐姆調(diào)零，示數(shù)乘以倍率即為小燈泡的阻值，即為28 。答案(1)(2)×1(3)28第二類題型常規(guī)實驗型常規(guī)實驗題主要考查教材上基本實驗的實驗原理、器材的選擇、實驗的操作、數(shù)據(jù)的處理和誤差分析。復(fù)習時要從領(lǐng)會實驗原理出發(fā)，全方位理解和掌握實驗器材、實驗操作、實驗步驟、實驗數(shù)據(jù)的處理、誤差分析和電學(xué)實驗實物圖的連接、電路圖的設(shè)計等，對每一個實驗都應(yīng)做到心中有數(shù)?！镜淅?】 某同學(xué)用如圖19所示原理圖測量一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻，有以下器材可供選擇：圖19A.電流表(00.6 A)B.電壓表(03 V)C.滑動變阻器R(015 ，5 A)D.滑動變阻器R(050 ，1 A)E.定值電阻R0(阻值為1 )F.開關(guān)S及導(dǎo)線若干(1)滑動變阻器應(yīng)選_(填器材前的字母序號)。(2)按照原理圖連接好線路后進行測量，測得數(shù)據(jù)如下表所示。12345I/A0.110.200.300.400.50U/V1.371.351.331.321.29由上表數(shù)據(jù)可看出，電壓表示數(shù)變化不明顯，試分析原因是_。(3)現(xiàn)將上述器材的連線略加改動就可使電壓表的示數(shù)變化更明顯，請在圖20甲中按改動后的原理圖完成實物圖連接。(4)該同學(xué)按改動后的原理圖重新測量，并根據(jù)所測數(shù)據(jù)畫出UI圖象，如圖20乙所示，則干電池的電動勢為_V，內(nèi)阻為_。圖20解析(1)因是一節(jié)干電池且考慮電流表量程，滑動變阻器應(yīng)選用C。(2)因電壓表測的是路端電壓，其示數(shù)變化不明顯，說明內(nèi)電壓在滑動變阻器滑片移動過程中變化很小，電池的內(nèi)阻過小。(3)電池內(nèi)阻很小，因此可適當增大電池內(nèi)阻，將定值電阻歸為電池內(nèi)阻，改動后的實物連接圖如圖所示。(4)由閉合電路歐姆定律得UEIr，即UI圖象中的縱截距表示電池電動勢為1.50 V，圖線的斜率的絕對值為“新”電源的內(nèi)阻，即rR0 ，r0.25 。答案(1)C(2)電池內(nèi)阻過小(3)如解析圖所示(4)1.50.25第三類題型創(chuàng)新實驗型創(chuàng)新實驗題要求考生能將教材中的學(xué)生實驗和演示實驗的實驗原理、方法進行遷移和應(yīng)用，試題新穎、能力要求高。如力學(xué)中與紙帶相關(guān)的實驗、電學(xué)中電路的設(shè)計、計算形式的實驗題等都可能考查學(xué)生運用已學(xué)過的實驗方法、原理處理新情境實驗題的能力，做題時一定要審清題意，明確實驗?zāi)康?，?lián)想和遷移應(yīng)用相關(guān)實驗原理?！镜淅?】 現(xiàn)要組裝一個由熱敏電阻控制的報警系統(tǒng)，要求當熱敏電阻的溫度達到或超過60 時，系統(tǒng)報警。提供的器材有：熱敏電阻，報警器(內(nèi)阻很小，流過的電流超過Ic時就會報警)，電阻箱(最大阻值為999.9 )，直流電源(輸出電壓為U，內(nèi)阻不計)，滑動變阻器R1(最大阻值為1 000 )，滑動變阻器R2(最大阻值為2 000 )，單刀雙擲開關(guān)一個，導(dǎo)線若干。在室溫下對系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)，已知U約為18 V，Ic約為10 mA；流過報警器的電流超過20 mA時，報警器可能損壞；該熱敏電阻的阻值隨溫度升高而減小，在60 時阻值為650.0 。(1)完成待調(diào)節(jié)的報警系統(tǒng)原理電路圖的連線。圖21(2)電路中應(yīng)選用滑動變阻器_(填“R1”或“R2”)。(3)按照下列步驟調(diào)節(jié)此報警系統(tǒng)：電路接通前，需將電阻箱調(diào)到一固定的阻值，根據(jù)實驗要求，這一阻值為_；滑動變阻器的滑片應(yīng)置于_(填“a”或“b”)端附近，不能置于另一端的原因是_。將開關(guān)向_(填“c”或“d”)端閉合，緩慢移動滑動變阻器的滑片，直至_。(4)保持滑動變阻器滑片的位置不變，將開關(guān)向另一端閉合，報警系統(tǒng)即可正常使用。解析(1)熱敏電阻工作溫度達到60 時，報警器報警，故需通過調(diào)節(jié)電阻箱使其電阻為60 時的熱敏電阻的阻值，即調(diào)節(jié)到阻值650.0 ，使報警器能正常報警，電路圖如答案圖。(2)U18 V，當通過報警器的電流10 mAIc20 mA，故電路中總電阻R，即900 R1 800 ，故滑動變阻器選R2。(3)熱敏電阻為650.0 時，報警器開始報警，電阻箱的阻值也應(yīng)為650.0 ，實驗調(diào)試時，將開關(guān)置于c端，緩慢調(diào)節(jié)滑動變阻器，直到報警器開始報警。為防止通過報警器電流過大，造成報警器燒壞，應(yīng)使滑動變阻器的滑片置于b端。答案(1)如圖所示(2)R2(3)650.0b接通電源后，流過報警器的電流會超過20 mA，報警器可能損壞c報警器開始報警課時跟蹤訓(xùn)練1.某同學(xué)用伏安法利用下列器材測一節(jié)干電池的電動勢和內(nèi)阻。A.被測干電池一節(jié)；B.電流表1：量程00.6 A，內(nèi)阻為0.3 ；C.電流表2：量程00.6 A，內(nèi)阻約為0.1 ；D.電壓表1：量程03 V，內(nèi)阻未知；E.電壓表2：量程015 V，內(nèi)阻未知；F.滑動變阻器1：010 ，2 A；G.滑動變阻器2：0100 ，1 A；H.開關(guān)、導(dǎo)線若干。在用伏安法測電池電動勢和內(nèi)阻的實驗中，由于電流表和電壓表內(nèi)阻的影響，測量結(jié)果存在系統(tǒng)誤差；在現(xiàn)有器材的條件下，要盡可能準確地測量電池的電動勢和內(nèi)阻。(1)請在上述器材中選擇適當?shù)钠鞑模篲(填寫器材前的字母)；(2)實驗電路圖應(yīng)選擇圖1中的_(填“甲”或“乙”)；圖1(3)根據(jù)實驗中電流表和電壓表的示數(shù)得到了如圖丙所示的UI圖象，則在修正了實驗系統(tǒng)誤差后，干電池的電動勢E_V，內(nèi)阻r_。解析(1)為了讀數(shù)準確，電壓表應(yīng)選擇D；電流表應(yīng)選擇內(nèi)阻精確的，即選B；滑動變阻器總阻值較小有利于電表的數(shù)值變化，便于操作且可減小誤差，故選F；(2)因電流表內(nèi)阻已知，故應(yīng)采用相對電源的電流表內(nèi)接法，故選甲；(3)由UI圖象可知，電池的電動勢E1.50 V，內(nèi)阻r RA0.7 。答案(1)A B D F H(2)甲(3)1.50.72.為了比較準確地測定一個電流表G(量程為15 mA、內(nèi)阻約為100 )的內(nèi)阻，現(xiàn)備有如下器材：電流表G1：量程為40 mA、內(nèi)阻100 電流表G2：量程為500 mA、內(nèi)阻5 電流表G3：量程為1 000 mA、內(nèi)阻3 定值電阻R1：50 定值電阻R2：1 000 直流電源E1：電動勢約4 V、內(nèi)阻不計直流電源E2：電動勢約8 V、內(nèi)阻不計開關(guān)S：一只導(dǎo)線若干要求：所選用的器材能安全工作；所用電流表示數(shù)超過量程的一半。(1)電流表應(yīng)選_，定值電阻應(yīng)選_，直流電源應(yīng)選_。(2)在虛線框內(nèi)畫出實驗電路圖(標明器材符號)。(3)被測電流表內(nèi)阻的表達式為r_(用字母表示)，式中各字母表示的意義_。解析(1)電流表G3、G2量程太大，則應(yīng)選用電流表G1，而G1與G阻值相當，所以二者不能并聯(lián)，否則可能會燒壞G或者G1達不到滿偏的一半；電源若用E2，怎樣連接都不能達到要求，所以電源選用E1；定值電阻若選用R2，接在干路中，電路中電流太小，若和電流表G并聯(lián)，R2分流又太小，所以不能用，則定值電阻只能選用R1。(2)R1用作分流電阻和G并聯(lián)，并聯(lián)后總電阻約為 ，再和G1串聯(lián)接在電源E1上，則干路上的總電流約為30 mA，流過電流表G的電流約為10 mA，滿足題目要求。(3)電流表G和G1示數(shù)分別為I0、I1，則通過R1的電流為II1I0、R1兩端電壓為UIR1，則電流表G的內(nèi)阻為r。答案(1)G1R1E1(2)實驗電路圖如圖所示(3)R1I1、I0分別表示電流表G1和G的示數(shù)3.(2017·宜昌金東方高級中學(xué)月考)欲用伏安法測定一段阻值約為5 左右的金屬導(dǎo)線的電阻，要求測量結(jié)果盡量準確，現(xiàn)備有以下器材：A.電池組(3 V，內(nèi)阻1 )B.電流表(03 A，內(nèi)阻0.012 5 )C.電流表(00.6 A，內(nèi)阻0.125 )D.電壓表(03 V，內(nèi)阻3 k)E.電壓表(015 V，內(nèi)阻15 k)F.滑動變阻器(020 ，額定電流1 A)G.滑動變阻器(0200 ，額定電流0.3 A)H.開關(guān)、導(dǎo)線(1)上述器材中應(yīng)選用的是_(填寫各器材的字母代號)。(2)實驗電路應(yīng)采用電流表_(填“內(nèi)”或“外”)接法。(3)為使通過待測金屬導(dǎo)線的電流能在00.5 A范圍內(nèi)改變，請按要求在虛線框內(nèi)畫出測量待測金屬導(dǎo)線電阻Rx的電路原理圖。解析(1)由于待測金屬導(dǎo)線的電阻約為5 ，為了測量結(jié)果盡量準確，應(yīng)選用量程分別為3 V和0.6 A的電壓表和電流表，滑動變阻器采用分壓式接法，應(yīng)選用阻值較小的滑動變阻器，故選用的器材為：A、C、D、F、H。(2)由于待測導(dǎo)線的電阻較小，故實驗電路應(yīng)采用電流表外接法。答案(1)ACDFH(2)外(3)電路原理圖如圖所示規(guī)律技巧設(shè)計電路時，被測電阻的電流和電壓從零開始變化時，需要采用分壓式電路。采用分壓式電路時，要選擇總電阻值小、額定電流大一些的滑動變阻器。4.(2017·六安市第一中學(xué)月考)某課外小組在參觀工廠時，看到一丟棄的電池，同學(xué)們想用物理上學(xué)到的知識來測定這個電池的電動勢和內(nèi)阻，已知這個電池的電動勢約為1113 V，內(nèi)阻小于3 ，由于電壓表量程只有3 V，需要將這只電壓表通過連接一固定電阻(用電阻箱代替)，改裝為量程為15 V的電壓表，然后再用伏安法測電池的電動勢和內(nèi)阻，以下是他們的實驗操作過程：圖2(1)把電壓表量程擴大，實驗電路圖如圖2甲所示，實驗步驟如下，完成填空：第一步：按電路圖連接實物；第二步：把滑動變阻器滑片移到最右端，把電阻箱阻值調(diào)到零；第三步：閉合開關(guān)，把滑動變阻器滑片調(diào)到適當位置，使電壓表讀數(shù)為3 V；第四步：把電阻箱阻值調(diào)到適當值，使電壓表讀數(shù)為_V；第五步：不再改變電阻箱阻值，保持電壓表和電阻箱串聯(lián)，撤去其他線路，即得量程為15 V的電壓表。(2)實驗可供選擇的器材有：A.電壓表(量程為3 V，內(nèi)阻約為2 k)B.電流表(量程為3 A，內(nèi)阻約為0.1 )C.電阻箱(阻值范圍09 999 )D.電阻箱(阻值范圍0999 )E.滑動變阻器(阻值為020 ，額定電流2 A)F.滑動變阻器(阻值為020 k)電阻箱應(yīng)選_，滑動變阻器應(yīng)選_。(3)用該擴大了量程的電壓表(電壓表的表盤沒變)，測電池電動勢E和內(nèi)阻r，實驗電路圖如圖乙所示，得到多組電壓U和電流I的值，并作出UI圖線如圖丙所示，可知電池的電動勢為_V，內(nèi)阻為_。解析(1)把3 V的直流電壓表接一電阻箱，改裝為量程為15 V的電壓表時，將直流電壓表與電阻箱串聯(lián)，整個作為一只電壓表，據(jù)題分析，電阻箱阻值調(diào)到零，電壓表讀數(shù)為3 V，則把電阻箱阻值調(diào)到適當值，使電壓表讀數(shù)為0.6 V時，即得到量程為15 V的電壓表。(2)由題意知，電壓表的量程為3 V，內(nèi)阻約為2 k，要改裝成15 V的電壓表，根據(jù)串聯(lián)電路的特點可知，所串聯(lián)的電阻箱阻值應(yīng)約為4×2 k8 k，故電阻箱應(yīng)選C；在分壓電路中，為方便調(diào)節(jié)，應(yīng)選用阻值較小的滑動變阻器，即選E。(3)由題圖丙讀出，外電路斷路時，電壓表的示數(shù)為U2.3 V，則電源的電動勢為E2.3×5 V11.5 V，內(nèi)阻為r 2.5 。答案(1)0.6(2)CE(3)11.52.55.一物理興趣小組想通過實驗探究某熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系。實驗中有如下器材：A.熱敏電阻B.學(xué)生電源(通過調(diào)節(jié)可輸出012 V的電壓)C.電流表A(00.6 A，內(nèi)阻約1 )D.電壓表V(03 V，內(nèi)阻約3 k)E.溫控箱(能顯示溫度并可調(diào)溫度)F.開關(guān)S，導(dǎo)線若干G.滑動變阻器R(最大阻值為10 ，額定電流為2 A)試分析下列問題：圖3(1)實驗中要用伏安法測量熱敏電阻在不同溫度下的阻值，他們設(shè)計了如圖3甲所示的電路原理圖，據(jù)圖甲完成圖乙中的實物連線。(2)實驗中改變溫控箱的溫度，分別測出了熱敏電阻在不同溫度下的阻值，得到了如圖丙所示的Rt圖象。根據(jù)所給的Rt圖象可以看出，該熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系式是R_。當溫控箱中的溫度達到600 時，熱敏電阻的阻值為R_(保留四位有效數(shù)字)。解析(2)由圖象可知，該熱敏電阻的阻值與溫度呈線性關(guān)系，為求直線的斜率，可在直線上找兩個距離較遠的點，如(70，10)、(220，15)，直線的斜率為k，所以該熱敏電阻的阻值與溫度的關(guān)系式是R7.25t。當溫控箱中的溫度達到600 時，熱敏電阻的阻值為R(7.25×600)27.25 。答案(1)實物連線圖如圖所示(2)7.25t27.25- 25 -